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第九章 单细胞油脂的下段加工、提取、纯化工艺
单细胞油脂的一般概述
不管我们用酵母、霉菌
图9.1 提取单细胞油脂的工业生产流程概述
油脂提取工艺
从卷枝毛霉中提取γ-亚麻酸(GLA-SCO)
第一个可行的商业化微生物油脂的加工是从卷枝毛霉中生产富含γ-亚麻酸(GLA)的产品。这个工艺是由JE.Sturge,Selby,North Yorkshire,UK,他的核心技术是用黑曲霉生产柠檬酸。在1985到1990期间,这种油是以Javanicus的名义出售的;这种工艺最后停止生产了是因为有了更便宜的γ-亚麻酸的来源,那就是琉璃苣油(也称starflower oil)和月见草油。
GLA- SCO的生产过程是在220m3的发酵罐中进行的,这种发酵罐通常是用于柠檬酸的生产,能得到的细胞产量是50kg干重/m3,在72-90小时的培养后油的含量为25%。生物量从发酵罐中移出并与培养基分离需要至少6小时。从卷枝毛霉中提取的第一批油样的检测结果表明,整个油品中存在3%-5%的游离脂肪酸,这些游离脂肪酸导致油品具有某些不符合需要的特性。由于在实验室级别的发酵过程中,快速从小样生物量中提取并不会出现游离脂肪酸,这些游离脂肪酸会经过下段加工工艺后进入的产品中去。很明显,微生物细胞的新陈代谢很活跃;在收获期,培养基中的葡萄糖都消耗完了,这也是整个发酵过程预期的终点,但是葡萄糖的缺乏会导致细胞激活其体内的脂肪酶和磷脂酶来分解在发酵期间积累的油脂,毕竟这些细胞是物理饥饿,这时会消耗他们储存的油脂来确保自己的生存。
这些有害的酯酶活性会使油脂减少,游离脂肪酸产生,其解决方法是在发酵的最后阶段对培养基进行加热。事实上,由于发酵过程是个发热的过程,权宜之计就是关掉制冷系统,允许发酵罐升温到55-60℃,在收获期的开始保持这个温度至少30分钟。
当这个工艺运用到实践中时,在最后油品中存在的游离脂肪酸是微不足道的,作为食品强化剂,对于其稳定性、安全性和适用性的检测,这些油品都符合标准。
把经过热稳定、水过滤和干燥后的生物量送到一个专业的从许多植物材料中提取必需油脂(萜类)的公司(Bush Boake Allen,Long Melford,UK),使用的设备没有变,还是该公司日常所使用的,并且其能够处理相对小体积的生物量。常见的商业化的从植物种子中提取油脂所使用大型提取操作单元每小时能处理成百吨的原料;这些操作单元并不适合处理小数量的真菌生物量。在这个系统中油量大约有100吨。因此在这次单元操作中五吨的GLA将要流失,或者至少在这个系统中油将要受到严重的污染。
在卷枝毛霉细胞中将有超过98%的油脂能被己烷直接提取。毛油需要进一步的加工来去除在联合提取时进入油中的非皂化脂质,这主要有磷脂、甾醇和一些非脂质成分。油脂精炼的标准过程包括脱臭,凭借油厂的经验,成功的应用到了毛油的提取中,因此获得了明亮,暗黄色的油脂。因此,小型半工业规模的设备被发现能够处理油品体积减少的问题。对于这部分的工作,Simon Rosedown Ltd使用的半工业规模的设备进行小数量的特殊的植物油操作测试已经被委任了。更进一步的是,使用现有设备能把油脂纯化到更好的等级,并且不需要做任何的变化。
如果设备能达到合适的规模,干燥真菌生物量的油脂提取没有重大问题。一旦油脂被提取后,使用传统加工工艺的其后的精炼和纯化过程也没有问题。
表9.A为油脂的详细说明。尽管成品油中加入了抗氧化剂,但其仅仅只起到一个预防作用。这是因为真菌细胞中天然抗氧化剂和油一同被提取了,因此油品本身对氧化有很高的稳定性。
微生物产品与传统的发酵食品有很长的历史联系,例如大豆发酵食品。这种微生物最初被称作爪哇爪哇约克郡过氧化熔点高山被孢霉高山被孢霉高山被孢霉代烯王生物无论是作为孢子或摇瓶,接种发酵用于生物量生产的初始阶段。这是一昂贵的原料生化需氧量增加这种现象有时被利用,因为脂量减少脂质高山被孢霉己烷窄粒度分布低尘颗粒因为它很容易受到氧化损伤这使原油相当稳定在这个阶段,许多己烷可溶性细胞成分仍然存在,普遍认为内源性抗氧化剂天然及抗坏血酸棕榈酸酯这些都是高品质的食用油标准步骤高山被孢霉花生四烯酸花生四烯酸抗坏血酸棕榈酸酯隐甲藻裂殖壶菌隐甲藻裂殖壶菌Martek生物公司用来商业化生产多不饱和脂肪酸的两种微生物。两种加工工艺的详细情况分别见第六章和第三章。
裂殖壶菌是一种属于不等鞭毛藻门破囊壶菌目DHA是完全包含细胞内,分布在结构脂质(如磷脂)和存储脂质发酵液粘度大大增加此外,pH值往往改变。所有这些因素往往会增加为确保,操作速度,污染,细胞裂解,多不饱和脂肪酸因此,加工设备必须是正确的类型和大小,以确保可以令人满意的时限内处理。不过,这期限通过稳定或防腐剂。一般来说,应离心或超滤,使之与后续干燥操作干燥是产生一个稳定的生物量的
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